丁锐锋,刘新军,肖志博,李乐,刘宇浩,王瑜,陈奕霖,张亦文

• 1:天津大学理学院物理系
• 2:天津大学材料科学与工程学院
• 3:天津大学精密仪器与光电子工程学院

摘要(Abstract)：

在光学领域，传统凹锥透镜在制造环形彩虹时存在重量较大的局限。本研究基于菲涅尔透镜设计理念，力求突破这一困境。在研究过程中，我们创新性地将几何光学方法与Python编程计算相结合，精准调控齿状结构的位置与角度，成功将凹锥透镜优化为轻薄的齿状透镜，实现了内红外紫且色彩增强的环形彩虹效果。在设计环节，详细阐述了从凹锥透镜到齿状透镜的初步构思。针对初步设计中齿状透镜彩虹效果欠佳的问题，提出多齿齿边出射紫光再会聚的优化方法，深入剖析相邻齿的光路关系，并给出齿状透镜的具体构造流程。为科学评估彩虹效果，通过精确计算红光出射角，确定其在投影屏上的投影范围，并创新性地定义了红光位置的最大颜色数和彩虹环内红色边缘所占比例两个量化参数。借助TracePro光线模拟软件验证，在相同投影距离下，齿状透镜相较于传统凹锥透镜，呈现出更为显著的彩虹投影效果。此外，本研究还进一步探究了不同投影屏位置、焦距、齿数以及中心角对彩虹效果的影响，为该领域的后续研究与实际应用提供了全面且有价值的参考依据。

关键词(KeyWords)： 凹锥透镜;菲涅尔透镜;环形彩虹;光的色散;几何光学;计算机模拟

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 2023年天津大学理学院本科教学研究项目;; 2023年大学生创新创业训练计划项目

作者(Author): 丁锐锋,刘新军,肖志博,李乐,刘宇浩,王瑜,陈奕霖,张亦文

参考文献(References)：

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